Obwohl die erheblichen Auswirkungen der Geometrieadaption einer Tragfläche schon lange bekannt sind, ist die industrielle Umsetzung in Verkehrsflugzeugen bislang noch nicht gelungen. Mit grundlegend neuen Strukturkonzepten zur Formanpassung, die auf einer gezielten Nutzung der Strukturflexibilität in Verbindung mit dem Einsatz multifunktionaler Werkstoffe basieren, kann eine neue Klasse von Strukturen mit deutlichen Verbesserungen im Hinblick auf Effizienzsteigerung, Verringerung des Treibstoffbedarfs, Lärmminderung, Schwingungsreduktion und Erhöhung der Sicherheit geschaffen werden. Bei der konstruktiven Umsetzung eines strukturintegrierten Aktorsystems wird die adaptive Struktur im Vergleich zur passiven Struktur mit den zusätzlichen Komponenten Aktorik, Struktursystem (Kinematik), Sensorik und Regelung versehen. Die Eigenschaften der Struktur werden über die Geometrie- und Materialparameter eingestellt. Insbesondere durch anisotrope Materialien (z.B. GFK) kann die Strukturflexibilität in die verschiedenen Ausdehnungsrichtungen gezielt beeinflußt werden. Bei der Auslegung ist die Steifigkeit ein zentraler Punkt. Für die Aktorsysteme wurden Formgedächtnisaktoren ausgewählt, da sie sich durch eine sehr hohe Energiedichte und durch eine einfache Ansteuerung auszeichnen. Eine wesentliche Verbesserung der Aktoreigenschaften von Formgedächtnislegierungen kann über eine Aufteilung des Aktorquerschnitts in mehrere parallele Aktoren erreicht werden. Die mechanische und elektrische Anordnung der Einzelaktoren wird beschrieben. Weiter dargestellt wird die Sensorik zur Konturerfassung sowie die Lageregelung eines flächig formadaptiven Gesamtaktorkonzepts. Regelziel ist vorrangig eine möglichst gleichmäßige Verteilung der inneren wie äußeren Lasten auf die Einzelaktorsysteme. Dies wird durch den Einsatz einer kaskadierten Kraftregelung und einer übergeordneten Lageregelung zum Ausgleich der Modellfehler erreicht.
Regelkonzepte für formadaptive Struktursysteme
2001
19 Seiten, 26 Bilder, 1 Tabelle, 20 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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